ジュール熱

英

Joule heat

関

Joule熱

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出典(authority):フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』「2015/09/07 22:01:23」(JST)

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電気こんろ

ニクロム線に通電した際に生じるジュール熱を調理に利用する

ジュール熱（ジュールねつ、英: Joule heat）は、（抵抗がある）導体に電流を流したときに生じる発熱であるジュール効果によって発生する熱エネルギー。

ジュールの法則

電気抵抗 [Ω] の物体に、 [A] の定常電流を 秒間流したときに発生する熱量、すなわちジュール熱の量 [J] は、

となる。ジュール熱の量は、抵抗 と電流 の二乗の積に比例する。これはイギリスの物理学者、ジェームズ・プレスコット・ジュールが実験によって発見した物理法則で、ジュールの法則と呼ばれる。

上の式はオームの法則を用いることによって次式のように変形することができる。

（V:電圧）

ジュール熱の利用

ジュール熱の大きさは、抵抗に流す電流によって変化させることができる。 制御が容易であるため、古くから暖房や調理器具などに利用されている。

• 調理器 - 炊飯器、電気こんろ、電気ポット、トースター、電気パン焼き器
• 暖房器具 - 電気あんか、電気こたつ、電気ストーブ、電気毛布
• 乾燥機 - 衣類乾燥機、電気食器乾燥機、電気布団乾燥機、ヘアドライヤー
• 　その他 - アイロン、はんだごて、ヒューズ、電気温水器

ジュール熱による損失

電動機や発電機、変圧器といった、おおむね大きな電力を扱う装置やこれらを繋ぐ配線類も超伝導技術でも使わない限り導体中の抵抗によって無用なジュール熱が生じてしまう。また、照明器具を含む家庭電気製品や事務用の電気を扱う機器類のすべてもまた、無用なジュール熱によってエネルギーを無駄に消費してしまう。配線はできるだけ短くしながら流れる電流に応じてワイヤの太さを適切なものを選ぶことでジュール熱の発生は最小限に抑えることができる 。また、生じた熱も適切に放熱することが求められる。

ジュール損

変圧器のような電気コイルを用いた電気部品では、コイルを構成する銅線にジュール熱が生じるだけでなく、コアと呼ばれる鉄芯などにもジュール熱が生じてしまい、エネルギーの損失となる。 変圧器やコア付きコイルなどでは、鉄などをコアに用いて磁束の集中と部品サイズの縮小を図っているが、交流電流が流れることでコア内の磁束が生成と消滅を繰り返し、この過程でコア内に渦電流が生じてしまう。この渦電流が流れることでジュール熱によるエネルギーの損失が生じ、この損失が「ジュール損」や「渦電流損」と呼ばれる。低周波数での交流電流ではジュール損はそれほど大きくないため、絶縁された薄いケイ素鋼板を磁束に沿って多数積層したコアを用いることで、コア内に生じる渦電流を分断し最小化することでジュール損を少なくする手法が一般的に採用されている。高周波数の交流電流ではジュール損が顕著となるため、比抵抗が高いソフト・フェライトをコアに用いることで、コア内に渦電流が生じないようにされる事が一般的である。

出典・脚注

参考文献

• 加地正義『標準 電気基礎（上）』オーム社、1994年。

関連項目

• 電熱
• 銅損
• 鉄損

UpToDate Contents

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• 1. 小児における熱中症（熱射病を除く） heat illness other than heat stroke in children
• 2. 小児における熱射病 heat stroke in children
• 3. 思春期および成人における労作性熱中症：管理および予防 exertional heat illness in adolescents and adults management and prevention
• 4. 成人における重度非労作性高熱（古典的熱中症） severe nonexertional hyperthermia classic heat stroke in adults
• 5. 思春期および成人における労作性熱中症：疫学、体温調節、危険因子、および診断 exertional heat illness in adolescents and adults epidemiology thermoregulation risk factors and diagnosis

Japanese Journal

• ナノ細線を用いた光検出器の電磁界解析 : 細線内部のジュール熱(C-15.エレクトロニクスシミュレーション,一般セッション)

• 関口 洋平,大貫 進一郎,藤井 剛,井上 修一郎
• 電子情報通信学会ソサイエティ大会講演論文集 2013_エレクトロニクス(1), 270, 2013-09-03
• NAID 110009735727

• 酸化物系モジュール熱電発電技術(<特集>熱電発電技術の最新動向)

• 箕輪 昌啓
• 日本エネルギー学会誌 92(5), 377-381, 2013-05-20
• Since the Great East Japan Earthquake in 2011, expectations and requirements for technologies that can contribute to energy conservation is very high. To solve this problem, the effective use of renew …
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• ビスマステルル系モジュール熱電発電技術(<特集>熱電発電技術の最新動向)

• 梶原 健
• 日本エネルギー学会誌 92(5), 363-368, 2013-05-20
• Thermoelectric generation is a technology which converts heat directly into electrical energy using Seebeck effect. This technology is attracting technology from CO_2 reduction, energy-saving and wast …
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